Вихор газу та пилу обертається навколо молодої зірки під назвою HD 135344B, що знаходиться на відстані 440 світлових років від нас у сузір’ї Скорпіона. Усередині цього серпанку астрономи виявили характерні спіралі, які більшість теорій пов’язують з тяжінням зростаючого світу.
Тепер нові зображення з Дуже Великого Телескопа (VLT) Європейської південної обсерваторії вказують на компактний об’єкт саме там, де починається одна з цих спіралей. Цей яскравий сигнал, вбудований глибоко в диск, ймовірно, є планетою, яка все ще набирає масу. Багато команд прагнули побачити щось подібне, але чітких доказів поки що немає. Планета мала та тьмяна порівняно із сяйвом своєї зірки, а навколишній пил додає ще одну завісу.
Нові спостереження прорізають цю завісу за допомогою найгострішого інфрачервоного зору, показуючи те, що виглядає як космічний скульптор, спійманий на гарячому.
Перегляд HD 135344B каналу
«Ми ніколи не станемо свідками формування Землі, але тут, навколо молодої зірки за 440 світлових років від нас, ми можемо спостерігати за появою планети в режимі реального часу», — каже Франческо Майо з Флорентійського університету, провідний автор дослідження.
Команда використала ERIS, найновіший інфрачервоний тепловізор та спектрограф VLT, щоб зосередитися на внутрішньому диску. Ймовірна планета знаходиться приблизно на такій же відстані від HD 135344B, як Нептун від Сонця – приблизно за 2,8 мільярда миль. Моделі показують, що вона вже має вдвічі більшу масу, ніж Юпітер. При такій вазі вона може прорізати смуги в навколишньому газі, змушуючи матеріал ударяти по спіральних рукавах, що звиваються назовні по диску.
Спіральні підказки з HD 135344B
Спіралі вперше були виявлені на знімках 2018 року, отриманих за допомогою попереднього приладу SPHERE. Теорія передбачала, що біля основи одного рукава ховатисяме прихована планета, яка збиратиме пил, немов снігоочисник, що залишає вибоїни на дорозі. ERIS виявив яскравий вузол прямо на цьому місці.
«Це відкриття потенційно може стати поворотним моментом завдяки тому, що, на відміну від багатьох попередніх спостережень, ми можемо безпосередньо виявити сигнал протопланети, яка все ще глибоко вбудована в диск», — каже Майо, який зараз працює в італійській астрофізичній обсерваторії Арчетрі.
«Це дає нам набагато вищий рівень впевненості в існуванні планети, оскільки ми спостерігаємо за її власним світлом».
HD 135344B проти V960 Mon
Той самий інструмент також досліджував V960 Mon, зірку, яка здивувала астрономів у 2014 році, коли спалахнула майже за одну ніч. Такі спалахи визначають рідкісний клас, який називається об’єктами FU Orionis. Раптове появу яскравості відбувається, коли купа газу падає на зірку, вивільняючи енергію, подібно до багаття, що живиться свіжими дровами.
Попередні знімки, отримані за допомогою SPHERE та Великого міліметрового/субміліметрового масиву Атакама (ALMA), показали, що диск V960 Mon вкритий численними спіралями та щільними згустками – ознаками гравітаційної нестабільності.
Цей процес може призвести до руйнування частин диска під власною вагою, що потенційно може призвести до утворення коричневих карликів або планет-гігантів далеко від центральної зірки. Використовуючи інструмент під назвою ERIS, окрема команда під керівництвом Ануропа Дасгупти з ESO та Університету Дієго Порталеса виявила тепле, компактне джерело, розташоване поруч з однією з цих спіралей.
«Ця робота виявила нестабільний матеріал, але залишила відкритим питання про те, що буде далі. За допомогою ERIS ми поставили собі за мету знайти будь-які компактні, світні фрагменти, які сигналізують про наявність супутника в диску – і нам це вдалося», – каже Дасгупта.
Новачок може бути планетою, що формується, або коричневим карликом, але яким би він не був, об’єкт пропонує рідкісний знімок колапсу, що триває.
Навчання з HD 135344B
Формування планет зазвичай відбувається повільнішим шляхом ядра та акреції: пилові частинки злипаються, утворюють гірські породи, а потім протягом мільйонів років перетворюються на повнорозмірні планети. Гравітаційна нестабільність, навпаки, може перетворити газового гіганта на щось неймовірне за кілька тисяч років, особливо на холодних околицях масивного диска. Кандидат навколо V960 Mon є головним доказом того, що нестабільність іноді перемагає.
Планета всередині диска HD 135344B демонструє інший стан. Тут диск достатньо стабільний, щоб одна масивна планета утворювала спіралі, обертаючись навколо зірки. Зафіксувавши об’єкт, поки він ще світиться в інфрачервоному діапазоні, астрономи можуть перевірити, як швидко такі світи захоплюють газ і звільняють смуги.
Інструменти, що загострюють погляд
Прилад ERIS на VLT поєднує адаптивну оптику з чутливим детектором, який охоплює діапазон довжин хвиль, де теплий пил світиться найяскравіше. Він базується на спадщині SPHERE, який чудово забезпечує висококонтрастне зображення ближче до видимого світла. ALMA заповнює довші хвилі, картографуючи холодний пил і молекулярний газ. Разом тріо може відстежувати як каркас, так і новонароджені об’єкти всередині.
Майбутні модернізації обіцяють ще точнішу деталізацію. Надзвичайно великий телескоп (ELT) наступного покоління, відкриття якого заплановано на кінець 2020-х років, матиме головне дзеркало діаметром 128 футів, що в чотири рази ширше за будь-який існуючий оптичний телескоп.
Його інструменти для першого випромінювання повинні виявляти планети менші за Сатурн всередині сусідніх дисків та вимірювати їхню масу за допомогою крихітних коливань, які вони викликають у газових смугах.
Яскраві вузли навколо молодих зірок
Підтвердження справжньої природи яскравих вузлів навколо обох зірок потребує часу. Астрономам потрібно спостерігати за рухом сигналів. Зв’язана планета рухатиметься по стабільній орбіті; тимчасовий згусток пилу розсіється. Подальші спектри також можуть показати, чи походить світло від гарячого газу, що падає на тверде ядро, чи просто від нагрітого пилу.
Жодне окреме відкриття не переписує історію про те, як виникають світи, проте кожне нове зображення додає ваги ідеям, які колись були залишені на комп’ютерному моделюванні.
Поєднуючи чіткіші інструменти з довгостроковим моніторингом, дослідники починають ловити планети в їхньому безладному, яскравому зародку, а не складати історію докупи постфактум. Повне дослідження було опубліковано в Astrophysical Journal Letters.
